Записки программиста

Одна из интересных особенностей Си-Би заключается в том, что бывают носимые Си-Би рации. Интересно это вот почему. Во-первых, рации, работающие на КВ диапазонах, вообще-то встречаются не часто. Во-вторых, рации, которые не требуют получения лицензии, обычно имеют ограничение по мощности в 0.5 Вт (для PMR), и только на Си-Би можно совершенно легально использовать до 4 Вт безо всякой лицензии. Наконец, в-третьих, в PMR бывает непросто найти свободный канал, поскольку их всего восемь штук, а LPD обычно забит мусором, поскольку он работает на ISM-диапазоне. На Си-Би у нас целых 40 каналов, и они редко бывают заняты.

Постановка задачи

Популярной рацией Си-Би диапазона является Alan 42. К сожалению, из коробки она имеет ряд дефектов:

• Рацию предлагается питать либо от прикуривателя, либо от 6-и щелочных батареек AA, либо от 8-и аккумуляторов NiCd или NiMH того же форм-фактора. При этом штатный зарядник состоит из AC/DC преобразователя, одного диода и одного резистора! Фактически это означает, что работа от аккумулятора не предусмотрена;
• Заявленные 4 Вт рация выдает только при питании напряжением 12 В от прикуривателя. Измеренная выходная мощность рации при питании от батареек составила порядка 0.5-0.6 Вт;
• У рации отсутствует индикатор уровня заряда;
• В комплекте идет крайне неэффективная антенка длиной всего 20 см, что составляет 0.018 λ;

Мной была предпринята попытка если не устранить, то хотя бы митигировать данные дефекты.

LiIon-аккумулятор с индикатором напряжения

Начать было решено с нормального аккумулятора:

Отсек для 8-и аккумуляторов AA был освобожден от всего лишнего. Внутрь был помещен LiIon аккумулятор форм-фактора 18650 на 3000 мАч. Сам аккумулятор в свое время был извлечен из какой-то старой техники, кажется, ноутбука. Он, конечно, немного потерял в емкости. Но думаю, что еще пару лет аккумулятор прослужит. Если вы собираетесь часто и много пользоваться рацией, лучше купить новый аккумулятор.

Для повышения напряжения до 12 В был использован модуль на базе MT3608, когда-то давно купленный на eBay. Это импульсный преобразователь, и он может служить источником помех. Для решения этой проблемы был использован проверенный прием «слой изоленты, слой фольги». Модуль держится в батарейном отсеке на двухстороннем скотче. В таком положении модуль создает помеху, но совсем слабенькую, и на УКВ. Это не является проблемой, если только вы не собираетесь ставить Alan 42 вплотную к рации диапазона 2 метра.

Наконец, для отображения напряжения аккумулятора был использован маленький индикатор, также когда-то давно приобретенный на eBay. Отверстие для индикатора было вырезано в передней части батарейного отсека канцелярским ножом. Для крепления индикатора я использовал эпоксидный клей.

Для зарядки аккумулятора использован внешний модуль на базе TP4056, купленный все там же и тогда же:

Признаю, что выведенные наружу провода не выглядят особо элегантно. Зато они позволяют отсоединить LiIon аккумулятор от остальной цепи и, в отличие от какого-нибудь тумблера, не мешают держать рацию. Отключать аккумулятор требуется вот по какой причине. Даже если вы выключите рацию, MT3608 продолжит брать ток от аккумулятора, пусть и небольшой. Не говоря уже об индикаторе напряжения. В пределе это приведет в разряду аккумулятора ниже допустимого уровня (считается, что это 3 В). Тогда аккумулятор окажется необратимо испорчен.

Альтернативная антенна

Мной была изготовлена спиральная антенна длиной 65 см. На следующем фото она показана до запекания в термоусадку рядом с оригинальной антенной:

Антенна делалась по мотивам рецепта, о котором впервые я узнал благодаря видео на YouTube-канале Алексея Игонина, RA3TLB.

Кусок кабеля RG58, обжатый под BNC, был приклеен эпоксидным клеем к куску медной трубы диаметром 10 мм и длиной 50 мм так, чтобы экран не касался трубы. Жила кабеля была продета в заранее проделанное отверстие в трубе и припаяна к ней. Далее был использован отрезок кабеля RG213. С него была снята и изоляция и экран, также была извлечена медная жила. Последнее оказалось очень сложным. Кабель пришлось многократно прогревать паяльным феном и тянуть жилу плоскогубцами. В итоге от кабеля остался только изолятор.

Один из концов изолятора разогревается феном и вставляется в медную трубу. После остывания изолятора срезаем торчащие излишки. Теперь изолятор надежно держится в трубе. Далее берется провод МГТФ площадью сечения 0.35 кв.мм, один конец припаивается к трубе. На изолятор от RG213 мотается 80 витков провода, виток к витку, конец катушки фиксируется изолентой. Далее мотается катушка с шагом порядка 3-4 мм до самого конца изолятора, конец снова фиксируется изолентой.

Антенна настраивается по антенному анализатору или индикатору напряженности поля путем изменения плотности витков в катушке с шагом. Чем больше плотность витков в нижней части катушки, тем ниже будет резонансная частота антенны. При необходимости витки можно домотать или отмотать.

Вот что у меня получилось в итоге:

При получении обоих графиков я держался за корпус антенного анализатора, так как тело человека в подобных антеннах играет роль противовеса. На первом графике представлен КСВ оригинальной антенны для Alan 42. Видно, что антенна даже не попадает на Си-Би диапазон. На втором графике — КСВ самодельной антенны. Заметьте, что после запекания в термоусадку резонанс сместится примерно на 200 кГц ниже, поэтому на самом деле антенну нужно настраивать примерно на 27.4 МГц.

Отмечу, что в целом настройка антенн для портативных раций — дело неблагодарное. Антенна может быть использована в каком угодно окружении. Сделать ее так, чтобы она одинаково хорошо работала в чистом поле, из автомобиля, внутри помещения, или хотя бы в руках двух разных людей, не представляется возможным. Поэтому не тратьте слишком много сил на то, чтобы вогнать КСВ в единицу.

Старая и новая антенны были перепроверены по S-метру моего КВ-трансивера без подключенной антенны. При прочих равных со старой антенной видим сигнал с уровнем S3, а с новой — с уровнем S6. Это на секундочку 18 дБ, гигантская разница.

Итоги

Окончательный вид рации после доработки:

Рация обзавелась перезаряжаемым аккумулятором с индикатором напряжения. Эффективность антенны была существенно увеличена. Теперь устройство выдает заявленные 4 Вт.

Больше всего меня беспокоило, что импульсный повышающий преобразователь напряжения может создать наводки, которые помешают работе радиостанции. Однако тестовые радиосвязи с начинающим радиолюбителем, проживающим по соседству, не выявили каких-либо проблем. В целом, считаю эксперимент успешным.

Является ли Alan 42 хорошей рацией? Cтоит ли ее покупать и делать предложенные доработки? Все зависит от того, какую проблему вы хотите решить, а также каким бюджетом и временем располагаете. Поэтому на данные вопросы я предлагаю вам ответить самостоятельно.

Метки: Антенны, Беспроводная связь, Девайсы.